(57)【要約】【課題】エンジンが要求する品質を確保でき、且つ製造時のＣＯ2排出量が少ないディーゼルエンジン用燃料油組成物を提供する。【解決手段】セタン価が３４〜５０、全芳香族分が１０．０〜４５．０容量％、沸点範囲が１３０〜３６０℃、硫黄分が５０質量ｐｐｍ以下、１５℃における密度が０．８００〜０．８８０ｇ／ｃｍ3、ＣＯ2排出原単位が０．０７２（ＣＯ２−ｇ／ｋＪ）以下であることを特徴とする、エンジンの運転条件をフィードバック制御するフィードバック制御機構を具えたディーゼルエンジン用の燃料油組成物である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セタン価が３４〜５０、全芳香族分が１０．０〜４５．０容量％、沸点範囲が１３０〜３６０℃、硫黄分が５０質量ｐｐｍ以下、１５℃における密度が０．８００〜０．８８０ｇ／ｃｍ3、ＣＯ2排出原単位が０．０７２（ＣＯ２−ｇ／ｋＪ）以下であることを特徴とする、エンジンの運転条件をフィードバック制御するフィードバック制御機構を具えたディーゼルエンジン用の燃料油組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン用燃料油組成物、特には、エンジンの運転条件をフィードバック制御するフィードバック制御機構を具えたディーゼルエンジン用の燃料油組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用燃料に要求される課題は、時代と共に変化してきているが、近年は「燃料の生産から燃料の消費までの総ＣＯ2排出量（ＷｔＷ−ＣＯ２：Ｗｅｌｌ  ｔｏ  Ｗｈｅｅｌ）が少ない燃料（ＣＯ2対策）」及び「化石燃料の有効利用と多様化（セキュリティー対策）」が、極めて重要になっている。前者に対しては、カーボンフリーとして扱われるバイオ燃料の導入に加えて、エンジン技術と燃料技術の組み合わせによるＷｔＷ−ＣＯ２の最小化を目指すことが、必要となっている。すなわち、自動車からのＣＯ2排出量（ＴｔＷ−ＣＯ２：Ｔａｎｋ  ｔｏ  Ｗｈｅｅｌ）の削減を目的として高品質な燃料を追求しても、製造過程でのＣＯ2排出量（ＷｔＴ−ＣＯ２：Ｗｅｌｌ  ｔｏ  Ｔａｎｋ）が過大になると、ＷｔＷ−ＣＯ２の削減には至らないので、ＷｔＷ−ＣＯ２が最小になる燃料品質の追求が必要である。
【０００３】
また、後者（セキュリティー対策）に対しては、石油製品の需要構造の変化（重油需要の激減）に伴って、ディーゼルエンジン用燃料においては、分解系軽油基材（ＬＣＯ）の有効利用が重要となっている。また、基材の多様化対策の一環として、非石油系であるオイルサンド由来の軽油基材の利用も増加している。しかしながら、該オイルサンド由来の軽油基材やＬＣＯは、芳香族含有量が高く、且つセタン価が低い低質燃料であり、既存のディーゼルエンジンが要求する軽油品質にまで品質を向上（アップグレーディング）させるためには、製造段階で大量のＣＯ2が発生してしまい、且つ製造コストの大幅な上昇が見込まれ、経済性の観点からも好ましくない。
【０００４】
一方、ディーゼルエンジン用燃料に対する要求品質は、エンジンの諸元や制御法によって大きく異なることが知られている。例えば、着火性の異なる一連の燃料に対して、圧縮比を各燃料に対して最適化（低着火性燃料に対しては、高い圧縮比に設定）することで、各燃料間の燃焼効率の差異を殆ど無くせることが報告されている（非特許文献１）。また、エンジン内圧力を検出して燃焼状態を把握し、燃料の着火性に見合った燃料噴射時期に制御するエンジン機構（フィードバック制御機構）を装着することで、燃料の着火性（例えば、セタン価）の変化がエンジン性能に過大な影響を与えないようにする技術が開発されている（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｈｉｄｅｙｕｋｉ  Ｏｇａｗａ，  Ｆｕｅｌ  ｉｇｎｉｔａｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｒａｔｉｏ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  ｏｆ  ａ  ｐｒｅｍｉｘｅｄ  ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ，  Ｉｎｔ．  Ｊ．  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｄｅｓｉｇｎ，  Ｖｏｌ．  ４１  Ｎｏ．  １／２／３／４，  ２００６
【非特許文献２】Ｍａｍｏｒｕ  Ｈａｓｅｇａｗａ，  Ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｎ−Ｃｙｌｉｎｄｅｒ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒ，  ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００６−０１−０１８０  （２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、近年のエンジン技術の進歩を考慮すると、アップグレーディングによって低質油の有効利用を図る場合には、既存のディーゼルエンジン諸元や制御を前提にしたエンジンの要求品質までアップグレーディングするのではなく、エンジンと燃料の最適化で望ましい品質を追求することが、ＷｔＷ−ＣＯ２削減の観点から極めて重要である。このような考え方に基づく品質水準の検討例としては、ガソリンのオクタン価の設定がある。一般に、オクタン価を高めることでエンジンの圧縮比を高くすることができるので、自動車の燃費が改善され、自動車からのＣＯ2排出量が削減される。一方、高オクタン価ガソリンを製造すると、製油所でのＣＯ2排出量が増加するので、燃料とエンジンの最適化の追及で、ＷｔＷ−ＣＯ２が最小となるオクタン価が存在することとなり、最適なオクタン価の設定が検討されている。
【０００７】
そこで、低質軽油基材（ＬＣＯやオイルサンド由来の軽油留分）を出発原料とし、該原料のアップグレーディングの手段として水素化精製を用いる場合のアップグレーディングの程度は、燃料を使用するエンジン（運転条件を燃料の性状に適合させることができるエンジン）の運転性や排出ガスを損なわず、且つエンジンからのＣＯ2排出量が過大にならない性状の燃料を製造できる水素化精製条件とする必要があるが、水素化精製条件を厳しくするほど製造時のＣＯ2排出量（ＷｔＴ−ＣＯ２）が増大し、且つ製造に伴う経済性も悪化するので、その程度（シビアリティー）は、できるだけマイルドな条件とする必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、エンジンが要求する品質を確保でき、且つ製造時のＣＯ2排出量が少ないディーゼルエンジン用燃料油組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、低品質な軽油基材、特には、セタン価が３０以下で、全芳香族分が５０容量％以上の軽油基材を、特定の蒸留性状を有し、主としてセタン価及び全芳香族分が特定範囲の値となるよう水素化精製して得た燃料を、運転条件を燃料性状に適合させることが可能なエンジン制御機構を有するディーゼルエンジンに用いることで、エンジンの運転性を悪化させたり、排出ガス量を増加させることなく、ＷｔＷ−ＣＯ２を低減できることを見出し、本発明を完成させたるに至った。
【００１０】
即ち、本発明の燃料油組成物は、セタン価が３４〜５０、全芳香族分が１０．０〜４５．０容量％、沸点範囲が１３０〜３６０℃、硫黄分が５０質量ｐｐｍ以下、１５℃における密度が０．８００〜０．８８０ｇ／ｃｍ3、ＣＯ2排出原単位（ＣＯ２Ｉ）が０．０７２（ＣＯ２−ｇ／ｋＪ）以下であることを特徴とする、エンジンの運転条件をフィードバック制御するフィードバック制御機構を具えたディーゼルエンジン用の燃料油組成物である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料油組成物によれば、粒子状物質（ＰＭ）、ＮＯｘ等の排出ガスの量を増加させることなく、ＷｔＷ−ＣＯ２を低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の詳細を説明する。本発明のディーゼルエンジン用燃料油組成物は、例えば、接触分解系軽油基材やオイルサンド由来軽油基材のような低質油を原料とし、該原料を水素化精製でアップグレーディングした場合の品質が、以下の性状を有する燃料であり、運転条件を燃料性状に適合させることが可能なディーゼルエンジン用の燃料として用いられることを特徴とする。
【００１３】
＜密度＞
本発明の燃料油組成物は、密度が０．８００〜０．８８０ｇ／ｃｍ3である。燃料油組成物の密度が０．８８０ｇ／ｃｍ3を超えると、粒子状物質（ＰＭ）の排出量が増加して、環境負荷を十分に低減できない。また、密度が高過ぎると、燃料の霧化特性が悪化し、燃焼効率の低下を引き起こす場合があるため、本発明の燃料油組成物は、密度が０．８８０ｇ／ｃｍ3以下、好ましくは０．８６０ｇ／ｃｍ3以下である。一方、密度が０．８００ｇ／ｃｍ3未満では、容量基準の燃料消費率の悪化が顕著となるので、本発明の燃料油組成物は、密度が０．８００ｇ／ｃｍ3以上、好ましくは０．８２０ｇ／ｃｍ3以上である。
【００１４】
＜硫黄分＞
本発明の燃料油組成物は、硫黄分が５０質量ｐｐｍ以下であり、好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、更に好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。本発明の燃料油組成物は、硫黄分が５０質量ｐｐｍ以下であるため、燃焼生成物である硫黄酸化物が少なく、環境負荷の低減に寄与できる。また、硫黄分は、排出ガス浄化触媒を被毒するので、硫黄分の低減は、排出ガス浄化触媒の性能の維持を通じても、環境負荷の低減に寄与できる。更に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を装着した車輌においては、該触媒の硫黄被毒の再生に燃料を使用するので、硫黄分の低減は、燃費の向上にも寄与する。そして、これらの効果は、硫黄分が低い程顕著であるため、本発明の燃料油組成物中の硫黄分は、好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、更に好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。
【００１５】
＜蒸留性状＞
本発明の燃料油組成物は、沸点範囲が１３０〜３６０℃であり、好ましくは１５０〜３４０℃である。留出温度がこの範囲を超えると、エンジン性能への悪影響が見られる。より具体的には、初留温度（ＩＢＰ）が１３０℃を下回ると、高温条件下では燃料の噴射系に燃料蒸気が発生し、必要な燃料噴射量を確保できなくなる。また、初留温度が低過ぎると、燃料の取り扱いや燃料の供給システムでの燃料の気化に伴う危険性が増すことからも、初留温度は１３０℃以上であることが必要である。一方、燃料油組成物の終点（ＥＰ）が３６０℃を超えると、粒子状物質（ＰＭ）の排出量が増加して、環境負荷を十分に低減できない。また、終点が高過ぎると、未燃の燃料の一部がオイルパンへと流れ込み、エンジンオイルの希釈を引き起こし易くなるので、本発明の燃料油組成物の終点は３６０℃以下であることが必要である。なお、特に限定されるものではないが、本発明の燃料油組成物は、燃料噴射ポンプの潤滑性の維持や燃料噴射ノズルの摩耗防止の観点から、終点は３００℃以上であることが好ましい。
【００１６】
＜セタン価＞
本発明の燃料油組成物は、セタン価が３４以上、好ましくは３６以上である。セタン価が３４未満では、エンジンの制御系を燃料の着火性に応じて最適化しても、燃焼効率の低下が避けられないからである。また、セタン価が低すぎると、特に、低温条件下では、着火性の悪化により燃焼変動が顕著に増大するので、本発明の燃料油組成物は、セタン価が３４以上、好ましくは３６以上である。一方、セタン価がある値以上になると、セタン価の向上に伴う着火遅れの短縮が得られないので、必要以上に高くすることは、エンジン性能上からは無意味である。また、セタン価を高めると、製造時のＣＯ2排出量が増加するばかりではなく、燃料の製造価格が高くなるので、経済性の観点からも、エンジンが要求する最低のセタン価に設定する必要があり、運転条件を燃料性状に適合させることが可能なエンジンでは、燃料油組成物のセタン価を５０以下、好ましくは４７以下とする。
【００１７】
＜芳香族＞
本発明の燃料油組成物は、全芳香族分が４５．０容量％以下であり、好ましくは４０．０容量％以下、更に好ましくは３５．０容量％以下である。燃料油組成物中の芳香族の含有量が増加すると、粒子状物質（ＰＭ）の排出量が増加して、環境負荷を十分に低減できないからである。また、特に限定されるものではないが、２環以上の芳香族が１環芳香族よりもＰＭ排出量の増加への影響が大きいので、本発明の燃料油組成物中の２環以上の芳香族の含有量は、好ましくは１１容量％以下、より好ましくは５容量％以下である。なお、石油系軽油では、芳香族含有量と密度には大凡の相関性があり、密度と芳香族含有量の両者が高い燃料では排出ガス（特に、ＰＭ）の悪化が顕著であるため、高密度燃料では、全芳香族分は４０．０容量％以下が望ましい。
【００１８】
＜ＣＯ2排出原単位（ＣＯ２Ｉ）＞
本発明の燃料油組成物は、燃焼時の二酸化炭素排出量が少なく、下記式（１）：
ＣＯ２Ｉ＝１０００×｛（１６×２＋１２）／１２｝×（Ｃ／１００）／（真発熱量）｝  ・・・  （１）
［式中、Ｃは、元素分析で求めた炭素の質量割合（％）で、真発熱量（ｋＪ／ｋｇ）は、下記式（２）：
真発熱量（ｋＪ／ｋｇ）＝４．１８４×［８１００×Ｃ／１００＋２９０００×｛Ｈ／１００−Ｏ／（８×１００）｝＋２２００×０／１００００００−６００×０／１００００００］  ・・・  （２）
｛式中、Ｃは元素分析で求めた炭素の質量割合（％）で、Ｈは元素分析で求めた水素の質量割合（％）で、Ｏは元素分析で求めた酸素の質量割合（％）である｝で示した計算値である］で定義されるＣＯ2排出原単位（ＣＯ２Ｉ）が０．０７２（ＣＯ２−ｇ／ｋＪ）以下であり、好ましくは０．０７１（ＣＯ２−ｇ／ｋＪ）以下である。エンジンから排出されるＣＯ2量を削減するためには、燃料油組成物の単位発熱量当たりのＣＯ2排出量が少ない必要があるため、本発明の燃料油組成物は、ＣＯ２Ｉが０．０７２（ＣＯ２−ｇ／ｋＪ）以下である。
【００１９】
（燃料油組成物の調製）
本発明の燃料油組成物は、上記の性状を満たすように、分解系軽油基材（ＬＣＯ）やオイルサンド由来の軽油基材等の低品質な軽油基材、特には、セタン価が３０以下で、全芳香族分が５０容量％以上の軽油基材を原料に用い、水素化精製することにより調製することができる。すなわち、特定の芳香族濃度を有する軽油、例えば分解系軽油留分（例えば、沸点が１２０〜４００（℃）の留分）を特定の条件で水素化精製することにより、適切なセタン価を有し、しかも残留硫黄分の低い軽油留分を得ることができる。さらに、反応塔を２基に分けて、その中間に既知の硫化水素除去装置を設けて水素化脱硫工程で生じた硫化水素を除去することも有効である。また、本発明の燃料油組成物は、高圧流通式反応器に固定床式触媒を形成した通常の反応装置を使用し、かつ比較的マイルドな反応条件で軽油留分を処理して調製することができる。よって、本発明によれば、例えば余剰の分解系軽油をディーゼル燃料等の軽油留分へ経済的に転化することができる。以下に具体的な方法を記載する。
【００２０】
水素化精製条件としては、水素分圧が３〜１５ＭＰａ、好ましくは４〜１２ＭＰａ、より好ましくは５〜１０ＭＰａであり、温度が２５０〜４２０℃、好ましくは２８０〜４００℃、より好ましくは３００〜３８０℃であり、液空間速度が０．３〜１０．０ｈｒ-1、好ましくは０．４〜７．０ｈｒ-1、より好ましくは０．５〜５．０ｈｒ-1であり、水素／オイル比が１００〜２，０００Ｌ／Ｌ、好ましくは２００〜１，７００Ｌ／Ｌ、より好ましくは３００〜１，５００Ｌ／Ｌである。
【００２１】
圧力（水素分圧）が３ＭＰａ未満であると、触媒の脱硫活性が低下すると共に核水添活性が低下し、所望のセタン価と硫黄濃度を達成できず、逆に１５ＭＰａを超えると、過剰な核水添反応が進行してしまい、燃料油製造時のＣＯ2排出量が増大してしまい好ましくない。また、反応温度が２５０℃未満であると、触媒の脱硫活性や核水添活性が低く、逆に４２０℃を超えると、炭素析出に伴う触媒の活性劣化が急激に進行し、しかも設備費と運転費が嵩む。また、液空間速度が１０．０ｈｒ-1を超えると、触媒と原料油の接触時間が短くなり過ぎ、脱硫反応や核水添反応が十分に行われないために生成油の残留硫黄分が多くなり、逆に０．１ｈｒ-1未満では、必要以上に接触時間が長くなり過ぎ、処理効率が低下する。また、水素／オイル比が１００Ｌ／Ｌ未満であると、十分に脱硫反応が進まず、逆に２，０００Ｌ／Ｌを超えると、過剰の水素を消費することになるので、処理コストが増大し不経済である。
【００２２】
本発明の燃料油組成物の調製に使用する水素化精製触媒としては、特に限定されるものではないが、以下に例示する担体に金属を担持した触媒が好ましい。担体としては種々のものが使用できるが、例えば、シリカ、アルミナ、ボリア、マグネシア、チタニア、ゼオライトなどの無機酸化物が挙げられる。これらの無機酸化物は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２３】
本発明の燃料油組成物の調製に使用する水素化精製触媒としては、上記担体に６族金属、８族金属から選ばれる少なくとも１種の金属を担持した触媒が好ましい。６族金属としては、モリブデン、タングステン、８族金属としては、コバルト、ニッケル、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、インジウム、オスミウム、鉄が挙げられる。更に、上記水素化精製触媒には、必要に応じて、６族金属及び８族金属からなる活性金属に加えて、リン、ホウ素、亜鉛、ジルコニア等を含ませることができる。
【００２４】
上記触媒の平均細孔径は、６０〜１２０Åであることが好ましい。平均細孔径が大きすぎると、細孔内への硫黄化合物の拡散性は良いものの、触媒の比表面積が小さくなるため、脱硫活性が低下するので好ましくなく、逆に小さすぎると分子の拡散抵抗が高くなり、同様に脱硫活性が低下するので好ましくない。
【００２５】
また、本発明の燃料油組成物は、上記の水素化精製により得た水素化精製油を用い、さらに、ノルマルパラフィン系、イソパラフィン系、並びにナフテン系の基材や溶剤を１種類または複数種類添加して調製することもできる。このような基材や溶剤の例としては、天燃ガスなどから合成ガス（水素と一酸化炭素）を経てFischer-Tropsh反応（ＦＴ合成）させて製造できるＧＴＬ、植物油由来の油脂分を石油精製で用いられるような水素化触媒などで水素化精製または水素化分解で製造できるＨＶＤ、ＪＯＭＯサンエナジーを通じて購入できるノルマルパラフィン系溶剤であるＳＨＮＰなどが挙げられる。これらの基材や溶剤は芳香族が極端に少ない（または、全く含まない）、着火性が良い、ＣＯ2排出原単位が小さいなどの特徴を有しており、望ましい燃料性状を得るために、低質油の水素化精製油に混合して使用することが出来る。しかしながら、これらの基材や溶剤は製造時のＣＯ2排出量が、石油系基材よりも多いので、その添加量は、これらの基材や溶剤と低質油の水素化精製油との混合物を製造する時のＣＯ2排出量がエンジンから排出されるＣＯ2排出量を上回らないように、すなわち、燃料の製造から消費までの総ＣＯ2排出量が増大しないように、必要最小限の添加量とする必要がある。
【００２６】
＜添加剤＞
なお、上記方法で得られた燃料油組成物には、低温流動性向上剤、耐摩耗性向上剤、セタン価向上剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、腐食防止剤等の公知の燃料添加剤を添加してもよい。低温流動性向上剤としては、エチレン共重合体などを用いることができるが、特には、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなどの飽和脂肪酸のビニルエステルが好ましく用いられる。耐摩耗性向上剤としては、例えば長鎖脂肪酸（炭素数１２〜２４）又はその脂肪酸エステルが好ましく用いられ、１０〜５００質量ｐｐｍ、好ましくは５０〜１００質量ｐｐｍの添加量で十分に耐摩耗性が向上する。また、セタン価向上剤としては、アルキルナイトレートが１００〜５０００質量ｐｐｍの添加量で広く用いられているが、パーオキサイド（例えば、ジターシャリーブチルパーオキサイド）もセタン価向上効果があることがあり、有効である。
【００２７】
＜フィードバック制御機構付きディーゼルエンジン＞
上述した本発明の燃料油組成物は、エンジンの運転条件をフィードバック制御するフィードバック制御機構を具えたディーゼルエンジンに用いられる。該フィードバック制御機構は、エンジンの運転条件をフィードバック制御できる限り特に限定されない。例えば、該フィードバック制御機構としては、エンジンの運転条件を制御する運転条件制御手段と、実際の燃料の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、実際の燃料の燃焼状態が目的の燃焼状態となるように、上記運転条件制御手段をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを具えるフィードバック制御機構が挙げられる。ここで、エンジンの運転条件としては、例えば、圧縮比、燃料噴射パターン制御等が挙げられる。
【００２８】
上記フィードバック制御機構付きディーゼルエンジンは、エンジンの運転条件をフィードバック制御する機構を具えるため、許容できる燃料性状の範囲が広く、従来のディーゼルエンジンの要求性状を満たさない燃料でも使用することができる。上述した本発明の燃料油組成物は、従来のディーゼルエンジンの要求性状を満たさないものの、フィードバック制御機構付きディーゼルエンジンの要求性状を満たすため、フィードバック制御機構付きディーゼルエンジンに使用できる。そして、上述した本発明の燃料油組成物は、製油所における製造時のＣＯ2排出量が従来の軽油に比べて少ないため、製造時のＣＯ2排出量とエンジンからのＣＯ2排出量の合計で見た場合、従来の軽油よりも、ＷｔＷ−ＣＯ２（合計でのＣＯ2排出量）を低減できる。
【００２９】
上記フィードバック制御機構付きディーゼルエンジンとしては、燃焼室に装着した圧力センサー（例えば、燃料噴射装置に具備する方法が知られている：非特許文献２）とクランク角度検出器で、燃焼室内圧力履歴を計測して、着火遅れ、熱発生率の最大値、圧力上昇率の最大値などの燃焼特性を算出して、燃料の噴射特性（例えば、パイロット噴射の時期やその噴射量）を調整して、燃料性状の変化がエンジン内燃焼に及ぼす影響を制御するエンジンが好ましい。
【実施例】
【００３０】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３１】
＜軽油組成物の調製＞
まず以下のようにして、評価試験のために用いる燃料油組成物（燃料−１〜燃料−８）を調製した。これら燃料−１〜燃料−８の組成等の分析値を表１に示す。
【００３２】
・燃料−１：接触分解系軽油基材（ＬＣＯ）・・・出発原料
【００３３】
・燃料−２：ＬＣＯを水素化分解した燃料Ａ［ＬＣＯを原料として、アルミナ担体にＮｉ、Ｍｏ、Ｐが担持された触媒（水素化精製触媒）をＡ塔に、アルミナとＵＳＹゼオライトからなる担体にＮｉとＭｏが担持された触媒（水素化分解触媒）をＢ塔に用い、Ａ塔での反応温度３６０（℃）、Ｂ塔での反応温度４００（℃）、水素分圧５（ＭＰａ）、水素／オイル比１４００（ＮＬ／Ｌ）、通油量０．５（１／ｈ）で水素化分解した製品の１４０〜３６０（℃）留出分］。なお、水素化精製触媒の組成は、Ｍｏ １２．３重量％、Ｎｉ ３．５重量％、Ｐ ２．０重量％、Ａｌ ４３．３重量％、水素化分解触媒の組成は、Ｍｏ ７．１重量％、Ｎｉ ３．０重量％、Ｓｉ １５．８重量％、Ａｌ ２３．５重量％であった。また、この水素化精製触媒と水素化分解触媒の細孔特性を窒素ガス吸着法で測定したところ、水素化精製触媒では、比表面積が１８５ｍ2／ｇ、細孔直径２〜６０ｎｍの範囲にある細孔の容積が０．４１５ｍＬ／ｇ、中央細孔直径は７．９ｎｍであり、水素化分解触媒では、比表面積が３８７ｍ2／ｇ、細孔直径２〜６０ｎｍの範囲にある細孔の容積が０．５４３ｍＬ／ｇ、中央細孔直径は９．６ｎｍであった。
【００３４】
・燃料−３：ＬＣＯを水素化精製した燃料Ｂ［ＬＣＯを原料として、燃料−２の製造に用いた触媒の存在下で、Ａ塔での反応温度３２０（℃）、Ｂ塔での反応温度３５５（℃）、水素分圧７（ＭＰａ）、水素／オイル比１４００、通油量０．５（１／ｈ）で水素化精製した製品の１４０〜３６０（℃）留出分］
【００３５】
・燃料−４：ＬＣＯを水素化精製した燃料Ｃ［ＬＣＯを原料として、Ｎｉ、Ｍｏ系触媒の存在下で、反応温度３４０（℃）、水素分圧８（ＭＰａ）、水素／オイル比３００、通油量０．９（１／ｈ）で水素化精製した製品の１４０〜３６０（℃）留出分］
【００３６】
・燃料−５：上述の燃料−４を９６容量％に、ＦＴ合成で製造したＧＴＬ｛（株）ＪＯＭＯサンエナジーを通じてモスガス品を購入。セタン価＝７５、硫黄＜１質量％、芳香族＜１質量％｝を４容量％混合し、該混合燃料にアルキルナイトレートセタン価向上剤を６００容量ｐｐｍ添加した。
【００３７】
・燃料−６：ＬＣＯを水素化精製した燃料Ｄ［ＬＣＯを原料として、Ｎｉ、Ｍｏ系触媒の存在下で、反応温度３００（℃）、水素分圧８（ＭＰａ）、水素／オイル比３００、通油量０．９（１／ｈ）で水素化精製した製品の１４０〜３６０（℃）留出分］
【００３８】
・燃料−７：減圧蒸留で得られた減圧軽油留分を水素化分解した燃料［減圧軽油を原料とし、前述の水素化精製触媒をＡ塔に、ＵＳＹゼオライト担体にＰｔとＰｄを担持した水素化分解触媒をＢ塔に用いて、Ａ塔での反応温度３２０（℃）、Ｂ塔での反応温度２１０（℃）、水素分圧５（ＭＰａ）、水素／オイル比４５０（ＮＬ／Ｌ）、通油量１．０（１／ｈ）で水素化分解した製品の１４０〜３６０（℃）留出分］。なお、水素化分解触媒の組成は、Ｐｄ ０．７１重量％、Ｐｔ ０．２５重量％、Ｓｉ ２２．６重量％、Ａｌ １６．７重量％であった。
【００３９】
・燃料−８：市販  ＪＩＳ  ２号軽油
【００４０】
＜燃料の性状分析＞
・密度：ＪＩＳ  Ｋ２２４９「原油及び石油製品の密度試験法」
・蒸留性状：ＪＩＳ  Ｋ２２５４「蒸留試験法」
・硫黄分：ＪＩＳ  Ｋ２５４１−６「硫黄分試験法（紫外蛍光法）」
・全芳香族分、２環以上の芳香族分：石油学会法ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「石油製品−炭化水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法」
・セタン価：ＪＩＳ  Ｋ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価およびセタン価試験方法並びにセタン指数算出法」
・Ｈ分とＣ分：有機元素分析装置（ＬＥＣＯ社製ＣＨＮ−１０００型）を用いて測定した。
・ＣＯ2排出原単位（ＣＯ２Ｉ）：元素分析で求めた炭素の質量割合、水素の質量割合、酸素の質量割合を用いて、上記式（１）及び式（２）に従って算出した。
【００４１】
＜供試機関諸元と運転条件＞
気筒数：１
排気量：１００７（ｃｍ3）
圧縮比：１６及び２０に設定
燃料噴射系：パイロット噴射や主噴射時期可変
噴射圧：１５０（ＭＰａ）
【００４２】
＜エンジン性能評価方法＞
燃焼解析：圧力センサーで燃焼室内圧力を検出後、燃焼挙動を解析
排出ガス：堀場製排出ガス分析装置を用いて、排出ガス中のＰＭ、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、ＣＯ2を分析
【００４３】
＜エンジンからのＣＯ2排出量及び排出ガス量、並びに製造時のＣＯ2排出量の評価方法＞
圧縮比を１６及び２０に設定して、回転速度を１３００（ｒｐｍ）に固定し、各燃料で燃焼効率が最大になる燃料噴射パターンを探しつつ、各燃料の燃料消費率（燃料消費量と図示平均有効圧力から算出）を求めた。また、各燃料について、燃焼効率が最大になる条件下で測定した燃料消費率と燃料のＨ／Ｃ比から「エンジンから排出される最小ＣＯ2量」を求めた。さらに、排出ガス中のＣＯ2を直接測定して、同上での測定結果を確認した。一方、排出ガスは、燃料消費率が最小となるエンジン条件下で測定した。
【００４４】
なお、エンジン試験での各燃料からのＣＯ2排出量評価は、市販軽油ＪＩＳ  ２号軽油（燃料−８）を基準に、これよりもＣＯ2排出量が多い燃料を（×）、同等な燃料を（△）、少ない燃料を（○）として、また、燃焼変動が大きくて運転性が悪く極端に燃料消費量が悪化した燃料を（××）と表した。さらに、排出ガスに関しても市販軽油と相対的な評価を行い、排出ガス（主に、ＰＭ）量が多い燃料を（×）、同等な燃料を（△）、少ない燃料を（○）、極端に多い燃料を（××）とした。
【００４５】
一方、製造時のＣＯ2排出量は、ＬＣＯを水素化精製する条件である温度や水素消費量などから、最もマイルドな水素化精製条件である燃料−６を製造する時に製油所で排出されたＣＯ2量を基準に、各燃料製造に伴うＣＯ2排出量を相対的に評価し、ＣＯ2排出量が少ない燃料を（○）、ＣＯ2排出量の増分が軽微な燃料を（△）、ＣＯ2排出量が顕著に増大した燃料を（×）とした。これらの結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
エンジンの運転条件を燃料性状に適合させることが可能なエンジンでは、燃料性状の変化へのロバスト性が大きく、既存のエンジンよりも広範囲な性状の燃料を許容できるが、ＬＣＯ単体（燃料−１）では、水素化精製を行わないので製造時のＣＯ2排出量評価は（○）であるが、運転性の顕著な悪化に加えて排出ガス量も極めて顕著に増大するため、使用できない。また、製造時のＣＯ2排出量が比較的少ないマイルドな条件下で水素化精製した燃料（燃料−４、燃料−６）では、エンジンからの排出ガスの悪化に加えて、ＣＯ2排出量も増大するので、許容できる品質水準とはなっていない。
【００４８】
水素化精製のシビアリティーを高めた燃料（燃料−２、燃料−３）では、エンジンの運転性、排出ガス量、ＣＯ2排出量が、ほぼ市販軽油（燃料−８）と同等となり、同エンジン用燃料として十分な品質を有している。また、燃料−４と同等の水素化精製条件で処理した燃料でも、セタン価の向上や芳香族含有量の低減を目的にした最小限（製造時のＣＯ2を最小とする）の改質を行うことで、許容できる燃料品質となる（燃料−５）。一方、水素化精製のシビアリティーを一段と高めた燃料−７では、エンジンからの排出ガスが比較的少なく、且つＣＯ2排出量がわずかに少なかったが、製造時のＣＯ2排出量が顕著に多く、且つ燃料製造に係わる経済性の観点からも劣位にあり、燃料の製造から消費までを総合的に判断する上述の燃料−２、燃料−３よりも劣っている。すなわち、燃料−７では、過剰品質であると判断される。
【００４９】
したがって、燃料の製造から消費までを総合的に判断すると、エンジン内燃焼を制御できる機構を有するエンジンに望ましい燃料は、水素化精製の程度を燃料−２や燃料−３程度とした燃料及び水素化精製条件の制御に加えて添加剤などで改質を行って燃料−５程度の燃料品質とした燃料が、最適である。